DE921640C

DE921640C - Brick burner head for regenerative ovens with hot gas operation

Info

Publication number: DE921640C
Application number: DEV532D
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dipl-Ing Dr M Hoenig
Original assignee: Veitscher Magnesitwerke AG
Current assignee: Veitscher Magnesitwerke AG
Priority date: 1942-12-08
Filing date: 1942-12-08
Publication date: 1954-12-23

Description

Gemauerter Brennerkopf für Regenerativöfen mit Heißgasbetrieb Gegenstand der Erfindung ist ein aus feuerfesten Steinen gemauerter Brennerkopf für Regenerativöfen mit Heißgasbetrieb, insbesondere für Siemens-Martin-Ofen dieser Art.Brick burner head for regenerative furnaces with hot gas operation. Object of the invention is a burner head made of refractory bricks for regenerative furnaces with hot gas operation, especially for Siemens-Martin ovens of this type.

Die Forderungen, die an die Gestaltung solcher Brennerköpfe erfahrungsgemäß gestellt werden müssen, sind im wesentlichen eine gute Flammenführung, ein günstiger Abzug der Feuergase, geringer Aufwand an feuerfestem Baumaterial, geringer Verschleiß desselben und gute Zugänglichkeit der dem Verschleiß besonders unterliegenden Teile.Experience shows that the demands placed on the design of such burner heads must be provided, are essentially a good flame guide, a favorable one Removal of the fire gases, little use of refractory building material, little wear and tear the same and good accessibility to the parts that are particularly subject to wear.

Die gleichzeitige Erfüllung all dieser Forderungen ist schwierig, weil sich diese zum Teil widersprechen, d. h. man ist nach dem heutigen Stande der Technik nur in der Lage, aus dieser Mehrzahl von Forderungen nur einige bevorzugt zu befriedigen, jedoch auf Kosten der übrigen Forderungen. Demgemäß hat eine große Zahl von Ofenbauweisen für Heißgasbetrieb Eingang in die Praxis gefunden.The simultaneous fulfillment of all these demands is difficult, because these partly contradict each other, d. H. one is by today's standards Technology only able to prefer only a few out of this multitude of demands to be satisfied, but at the expense of the other claims. Accordingly, has a great Number of furnace designs for hot gas operation found their way into practice.

Die Grundaufgabe wird darin gesehen, die Verbrennung weitestgehend im Herdraum erfolgen zu lassen, und zwar möglichst unmittelbar über dem Bade, und sie im Herdraum möglichst zum Abschluß zu bringen. Zwecks Lösung dieser Grundaufgabe werden die nachfolgend beschriebenen Maßnahmen getroffen, um die Verbrennung unter Vermeidung einer Durchwirbelung von Gas und Luft einzuleiten, jedoch im Herdraum abzuschließen, weiter um eine möglichst vollkommene Ausnutzung der Verbrennungswärme im Herdraum selbst zu erreichen sowie um einen tiefliegenden Abzug der Feuergase zu sichern, durch den die Flamme auf dem Bade gehalten wird. Hierzu treten die bereits einleitend angegebenen weiteren Forderungen mehr konstruktiver Art, namentlich geringer Aufwand an feuerfestem Baumaterial, geringer Verschleiß desselben, gute Zugänglichkeit der dem Verschleiß besonders unterliegenden Teile und Vermeidung von Zungen und Wänden, die von den Feuergasen umspült werden.The basic task is seen to be the incineration as far as possible to be done in the stove room, and as possible directly above the bath, and to bring them to a close in the hearth, if possible. In order to solve this basic problem the measures described below are taken to prevent the combustion from taking place To avoid a turbulence of gas and air, but in the oven complete, further to the fullest possible utilization of the heat of combustion to be reached in the stove room itself and to allow the flue gases to be vented deeply to secure through the the flame is kept on the bath. For this the additional requirements already mentioned in the introduction are more constructive Type, namely low expenditure on refractory building material, low wear same, good accessibility of the parts that are particularly subject to wear and avoiding tongues and walls that are washed by the fire gases.

Es ist gefunden worden, daß diese Ziele dann erreichbar sind, wenn der Brennerkopf für Regenerativöfen mit Heißgasbetrieb erfindungsgemäß die folgenden, zum Teil schon bekannten Merkmale, und zwar in Kombination aufweist: einen frei stehenden Gaszug, an beiden Stirnseiten des Herdraumes je eine .gegenüber der Ofenbreite erheblich verschmälerte und dem Herdraum vorgebaute. Vorkammer, in die der Gasstrom durch die Kammerstirnwand, im Grundriß gesehen in der Mitte und im Aufriß gesehen in einem Abstand von der Kammerdecke, eintritt, ferner zwei getrennte Luftschächte, die von unten an j e einer der beiden durch die Kammerstirnwand und j e eine Kammerseitenwand begrenzten Ecken in die Kammer einmünden, so daß die seitliche Begrenzung der in, die Kammersohle mündenden Luftschächte durch einen Teil der Wände der Vorverbrennungskammer eine Verlängerung erfährt, Anordnung der Luftschächte in solchem Abstand von dem aus dem Gaszug austretenden Gasstrom, daß die Luftströme gerade noch, ohne von dem Gasstrom behindert zu werden, hochsteigen und sodann, von oben auf diesen drükkend, gegen den Herdraum strömen. können. Dadurch entsteht ein Ofen, der (unter Beibehaltung des bekannten Prinzips der seitlich des Gasstromes hochsteigenden Luftströme, die nach ihrer Umlenkung an der Decke von oben auf den Gasstrom drücken) eine deutliche Unterteilung des Ofenraumes in einen Herdraum und in Vorkammerräume aufweist. Dieser Ofen gewährleistet die Entwicklung einer hohen Temperatur im Herdraum. Die Wärmeabstrahlung des Herdraumes in Längsrichtung wird durch die Herdraumstirnpfeiler vermindert. Dies hat bei höchster Schmelzleistung im Herdraum eine relativ niedrigere Temperatur in den Vorkammern und daher eine Schonung des Mauerwerks der Brennerköpfe zur Folge.It has been found that these goals are achievable when the burner head for regenerative furnaces with hot gas operation according to the invention the following, partly already known features, namely in combination: one free standing throttle, one on both front sides of the oven space opposite the width of the oven considerably narrowed and built in front of the hearth. Antechamber into which the gas flow through the front wall of the chamber, seen in plan in the middle and seen in elevation at a distance from the chamber ceiling, also two separate air shafts, from below to each one of the two through the chamber front wall and each chamber side wall limited corners open into the chamber, so that the lateral delimitation of the the chamber bottom opening air shafts through part of the walls of the pre-combustion chamber undergoes an extension, arrangement of the air shafts at such a distance from the from the gas flow exiting the gas flow that the air flows barely without being affected by the To be obstructed gas flow, climb up and then, pressing on it from above, flow towards the hearth. can. This creates an oven that (while maintaining the well-known principle of the side of the gas flow rising air currents, the after it has been deflected on the ceiling, press on the gas flow from above) a clear one Has subdivision of the furnace chamber into an oven chamber and antechamber chambers. This Oven ensures the development of a high temperature in the oven space. The heat radiation the length of the hearth space is reduced by the front pillars of the hearth space. This has a relatively lower temperature in the oven with the highest melting capacity in the antechambers and therefore a protection of the masonry of the burner heads.

Es sind bereits Brennerköpfe für Regenerativöfen bekanntgeworden, die einige Merkmale dieser Gesamtkombination aufweisen. So münden z. B. bei einem bekannten Ofen die Luftschächte in den Herdraum selbst, und der Gasstrom tritt aus einem frei stehenden Gaszug im Abstand von der Herddecke in diesen Raum ein. Diese Bauweise besitzt keinen verschmälerten Brennerkopf, und es sind die Luftströme nicht bis nahe an den Gasstrom herangeführt. Die Stirnwand des Ofens ist der strahlenden Hitze des Herdraumes besonders ausgesetzt und nicht wie bei der erfindungsgemäßen Ausführung durch Herdpfeiler abgeschirmt, die den Herdraum mehr oder minder abschließen. Der Verschleiß der Stirnwand ist somit ein stärkerer. Eine Reparatur dieser Stirnwand bedeutet bei dieser Bauweise eine Reparatur im Herdraum.Burner heads for regenerative furnaces have already become known, which have some features of this overall combination. So open z. B. at one known furnace, the air shafts in the oven space itself, and the gas flow exits a free-standing gas cable at a distance from the stove ceiling in this room. These The design does not have a narrowed burner head, and the air flows are not brought up close to the gas stream. The front wall of the stove is the radiant one Particularly exposed to heat of the oven space and not as in the case of the invention Execution shielded by hearth pillars, which more or less close off the hearth space. The wear on the front wall is therefore greater. A repair of this bulkhead With this design means a repair in the oven.

Ein Ofenkopf mit verengten Vorverbrennungskammern ist ebenfalls bekannt. Bei ihm ist aber nur ein einziger Luftschacht vorhanden, und der Luftstrom schneidet den Gasstrom. Die Folge ist eine Verwirbelung von Gas und Luft schon in der Vorverbrennungskammer, d. h. eine weitgehende Verbrennung und dadurch eine übermäßige, der Lebensdauer abträgliche Hitzeentwicklung in dieser. Demgegenüber wird durch die erfindungsgemäße steinsparende Verschmälerung der Vorverbrennungskammer unter Vermeidung einer Verwirbelung die größte Hitze erst über dem Bade erzeugt.A furnace head with narrowed pre-combustion chambers is also known. But there is only one air shaft with it, and the air flow cuts the gas flow. The consequence is a turbulence of gas and air already in the pre-combustion chamber, d. H. extensive combustion and thus an excessive service life detrimental heat development in this. In contrast, the inventive Stone-saving narrowing of the pre-combustion chamber while avoiding turbulence the greatest heat generated only over the bath.

Es ist auch versucht worden, die Luftschächte dem Gasstrom zu nähern, um eine lebhaftere Vorverbrennung am Einströmkopf hervorzurufen. Dadurch wurde aber die Flammenführung und auch die Haltbarkeit des Gewölbes und der Vorderwand verschlechtert. Demgegenüber wird beim Erfindungsgegenstand die Annäherung der Luftschächte bzw. Luftströme nur so weit getrieben, daß eine Verwirbelung von Gas und Luft noch nicht in einem merklichen Ausmaß eintritt. Des weiteren wird durch die konsequente Annäherung der beiden Luftschächte an den Gaszug und die hierduich ermöglichte geringe Breite der Vorkammer eine Unterteilung des Ofenraumes in einen Herdraum und die Vorkammerräume erreicht.Attempts have also been made to bring the air shafts closer to the gas flow, to produce a livelier pre-combustion at the inflow head. But this was the flame guidance and also the durability of the vault and the front wall deteriorate. In contrast, in the subject matter of the invention, the approach of the air shafts or Air currents are only driven so far that gas and air do not yet swirl occurs to a noticeable extent. Furthermore, through the consistent approach of the two air ducts to the throttle cable and the narrow width made possible by this the antechamber a subdivision of the furnace space into an oven space and the antechamber spaces achieved.

Der Vollständigkeit halber -sei auch noch erwähnt, daß auch Ofen mit gegenüber der Ofenbreite verschmälerten Vorverbrennungskammern, in die der Gasstrom ebenfalls im Abstand von der Decke des Kopfes einmündet, auch schon gebaut worden sind. Bei diesen Ausführungen wird der Gasstrom jedoch durch weit in die Vorverbrennungskammer ragende Zungen geführt. Diese frei stehenden Zungen sind beträchtlichem Verschleiß unterworfen, was zu öfteren Reparaturen nötigt, wobei noch erschwerend ist, daß diese Kopfteile schlecht zugänglich sind. In rein baulicher Hinsicht weist ferner ein Ofenkopf -Übereinstimmungen mit dem erfindungsgemäßen Brennerkopf auf, der jedoch keine Verschmälerung des Vorverbrennungsraumes zeigt und überdies stärkerem Verschleiß unterliegende Einbauten in Form von Leitwänden und vorspringenden Gaszugmündungen enthält. In diesem Zusammenhang sei auch ein wassergasbeheizter Ofen erwähnt, der äußerlich Ähnlichkeiten mit dem erfindungsgemäßen Brennerkopf aufweist. Dieser Ofen wird jedoch mit Kaltgas befeuert und unterliegt somit anderen technischen Gegebenheiten, als sie im vorliegenden Zusammenhang bestehen.For the sake of completeness -be also mentioned that also oven with Compared to the furnace width, the pre-combustion chambers into which the gas flow is narrowed also opens at a distance from the ceiling of the head, has also already been built are. In these designs, however, the gas flow goes through far into the pre-combustion chamber protruding tongues led. These free standing tongues are subject to considerable wear and tear subject, which necessitates frequent repairs, whereby it is even more difficult that these headboards are difficult to access. From a purely structural point of view, it also has a furnace head conforms to the burner head according to the invention, which however shows no narrowing of the pre-combustion chamber and, moreover, greater wear underlying fixtures in the form of baffles and protruding throttle outlets contains. In this context, a water gas-heated oven should also be mentioned, the externally has similarities with the burner head according to the invention. This furnace However, it is fired with cold gas and is therefore subject to different technical conditions, than they exist in the present context.

In den Zeichnungen sind drei Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Brennerköpfe schematisch dargestellt, und zwar zeigen Fig. i und a eine Ausführungsform im Aufriß und Grundriß, Fig.3 bis 5 eine zweite Ausführungsform im Auf-, Grund- und Kreuzriß und Fig. 6 und 7 eine dritte Ausführung im Auf-und Grundriß.In the drawings, there are three exemplary embodiments of the invention Burner heads shown schematically, namely Fig. I and a show an embodiment in elevation and plan, Fig. 3 to 5 a second embodiment in plan, basic and cross-section and 6 and 7 show a third embodiment in the up and down Layout.

Es bezeichnen die Bezugszeichen i ein Stück des Herdraumes eines Heißgasregenerativofens, an den sich beidseitig die Brennerköpfe anschließen, 2 den frei stehenden Gaszug an sich bekannter Art und 3 zwei Luftschächte, die in die Sohle der Vorkammer 4, und zwar in die durch die Stirnwand und je eine Seitenwand gebildeten Ecken münden. Wie ersichtlich, weist dieser Raum 4 wesentlich geringere Breite als der Herdraum auf und ist diesem so vorgebaut, daß die Außenflächen der Seitenwände, die den Vorverbrennungsraum einschließen, parallel zu den Seitenwänden des Ofens verlaufen. Der Gaszug 2 mündet in den Vorverbrennungsraum an dessen Stirnseite im Abstand von der Decke; die zu beiden Seiten des Gasstromes, der frei in die Vorerwärmungskammer eintritt, aufsteigenden und durch die genannten Ecken des Vorverbrennungsraumes zusätzlich geführten Luftströme steigen dadurch über den Gasstrom hoch und drücken den Gasstrom gegen das Bad, wobei ein tiefliegender Abzug der Feuergase im abziehenden Kopf gewährleistet ist. Zwischen den beiden Luftströmen und dem dazwischenliegenden Gasstrom sind Zungen, Wände oder Brücken nicht vorgesehen. Damit entfallen diese schwierig herstellbaren, schwer zugänglichen und hohem Verschleiß unterliegendem Bauelemente. Wie ersichtlich, verlaufen die beiden aufsteigenden Luftströme sehr nahe seitlich neben dem Gasstrom, wodurch eine gute Umhüllung des Gasstromes durch die Luft, besonders aber auch, wie eben bemerkt, erzielt wird, daß die Luft von oben auf den Gasstrom drückt und die Flamme gegen das Bad lenkt. Zwischen den aufsteigenden Luftschächten 3 wird zweckmäßig ein Luftspalt io zur Kühlung frei gelassen.The reference characters i denote a piece of the hearth space of a hot gas regenerative furnace, to which the burner heads connect on both sides, 2 the free-standing throttle cable known type and 3 two air shafts, which in the bottom of the antechamber 4, namely open into the corners formed by the end wall and one side wall. As can be seen, this space 4 has a significantly smaller width than the oven space on and is built in front of this in such a way that the outer surfaces of the side walls, which form the pre-combustion chamber include, run parallel to the side walls of the oven. The throttle cable 2 opens in the pre-combustion chamber on its front side at a distance from the ceiling; the to both sides of the gas flow that freely enters the preheating chamber, ascending and air flows additionally guided through said corners of the pre-combustion chamber thereby rise above the gas flow and press the gas flow against the bath, whereby a deep vent of the fire gases in the withdrawing head is guaranteed. Between the two air flows and the gas flow in between are tongues, walls or Bridges not provided. This eliminates these difficult to manufacture, difficult accessible components subject to high wear. As can be seen, run the two ascending air streams very close to the side of the gas stream, whereby a good envelopment of the gas flow through the air, but especially also, as just above noticed, what is achieved is that the air presses from above on the gas flow and the flame steers against the bathroom. Between the ascending air shafts 3 is useful an air gap left free for cooling.

In der Fig. i ist eine Ausführungsform mit gegen den Herdraum zu aufsteigendem Gewölbe 5 des Vorverbrennungsraumes dargestellt; 7 ist die Sohle, 8 die Stirnwand des Vorverbrennungsraumes, und 9 ist die Kühlung (Kühlkasten oder Rohrsystem) für die Gasmündung. g stellt eine etwaige Kühlung der Sohle des Vorverbrennungsraumes dar.In Fig. I an embodiment is to be ascended towards the hearth Vault 5 of the pre-combustion chamber shown; 7 is the sole, 8 is the front wall of the pre-combustion chamber, and 9 is the cooling (cooling box or pipe system) for the gas mouth. g represents a possible cooling of the bottom of the pre-combustion chamber represent.

Die in den Fig. 3 bis 5 dargestellte Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich von der erstbeschriebenen dadurch, daß das Gewölbe 5 des Vorverbrennungsraumes 4 gleichlaufend mit dem Herdgewölbe 6 ausgeführt ist, wodurch sich eine besonders einfache Deckenkonstruktion des ganzen Ofens ergibt. Bei 9" kann eine Kühleinrichtung für den Übergang des Vorverbrennungsraumes zum Herdraum angeordnet werden.The embodiment of the invention shown in Figs differs from the first described in that the vault 5 of the pre-combustion chamber 4 is executed concurrently with the hearth vault 6, which makes a special simple ceiling construction of the whole furnace results. At 9 "can a cooling device for the transition from the pre-combustion chamber to the hearth chamber.

In den Fig.6 und 7 ist eine weitere Ausführungsform im Auf- und Grundriß dargestellt, bei der das Gewölbe 5 des Vorverbrennungsraumes gegen den Herdraum nach unten abfällt und somit den Vorverbrennungsraum von oben in der Richtung zum Gasstrom einschnürt. Die Herddecke 6 kann übrigens vorteilhaft bei der Einmündung des Vorverbrennungsraumes in den Herdraum ansetzen und gegen' die Herdmitte ansteigen. Weiter ist in diesen Figuren dargestellt, daß die Seitenwände des Vorverbrennungsraumes gegen die Mündung in den Herdraum eingezogen sind, wodurch neben einer günstigen Flammenführung auch durch die verbreiterten Herdpfeiler eine verstärkte Abschirmung der Wärmestrahlung des Herdraumes gegen die Vorverbrennungskammern erreicht wird. An der Mündung des Vorverbrennungsraumes in den Herdraum ist zweckmäßig eine Kühleinrichtung 9"' eingebaut.In Figures 6 and 7, a further embodiment is in plan and plan shown in which the vault 5 of the pre-combustion chamber against the hearth drops downwards and thus the pre-combustion chamber from above in the direction towards Constricts gas flow. Incidentally, the stove top 6 can be advantageous at the confluence of the pre-combustion chamber in the hearth and rise towards the middle of the hearth. It is also shown in these figures that the side walls of the pre-combustion chamber are drawn in against the mouth in the hearth space, which in addition to a favorable Flame guidance also provides reinforced shielding through the widened hearth pillars the heat radiation of the hearth against the pre-combustion chambers is achieved. A cooling device is expedient at the opening of the pre-combustion chamber in the hearth chamber 9 "'built in.

Aus den Zeichnungen ist zusammenfassend ersichtlich, daß der Aufbau des Brennerkopfes sehr einfach ist. Die allseitige gute Zugänglichkeit des Kopfes ist gewahrt und der Steinverbrauch durch die Verschmälerung des Kopfes vermindert. Die Vereinigung aller dem Verschleiß besonders unterworfenen Teile zu einem mehr oder minder vom eigentlichen Ofen getrennten Kopf vereinfacht, wie leicht einzusehen, etwaige Reparaturen dieser Teile wesentlich. In Anbetracht der Kleinheit des Kopfes wäre zu erwarten gewesen, daß die Schädigung der Brennerkopfteile durch übermäßige Wärmeentwicklung eine verhältnismäßig größere sein würde, als dies für die herkömmlichen, breit gebauten Ofenköpfe zutrifft. Überraschenderweise hat sich jedoch gezeigt, daß solche Schädigungen eher geringer sind als bei den bekannten Ausführungen. Durch Temperaturmessungen ist nachgewiesen, daß die Temperatur an der Stirnwand des Vorverbrennungsraumes um etwa ioo° C niedriger ist als im Herdraum, was auf die wärmeabschirmende Wirkung der sich an den Vorverbrennungsraum anschließenden und zum Herd überleitenden Wände (Herdpfeiler) zurückzuführen ist, welche die rückstrahlende Hitze in sehr günstiger und erwünschter Weise abschirmen.From the drawings it can be seen in summary that the structure of the burner head is very simple. The good accessibility of the head from all sides is preserved and the stone consumption is reduced by the narrowing of the head. The unification of all parts that are particularly subject to wear and tear into one more or less simplified head separated from the actual furnace, how easy it is to see any repairs to these parts are essential. Considering the smallness of the head would have been expected that the damage to the burner head parts by excessive Heat development would be a relatively greater than that for the conventional, broad furnace heads applies. Surprisingly, however, it has been shown that such damage is rather less than in the known designs. By Temperature measurements have proven that the temperature at the front wall of the pre-combustion chamber is about 100 ° C lower than in the oven, which has a heat-shielding effect the walls adjoining the pre-combustion chamber and leading to the stove (Hearth pillars) is due, which the reflecting heat in very favorable and shield in the desired manner.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Brick burner head for regenerative furnaces with hot gas operation, especially for Siemens-Martin furnaces of this type, characterized by the combination of the following features: a free-standing gas flue, an antechamber that is considerably narrower than the furnace width and which is built in front of the furnace chamber, into which the gas flow through the chamber front wall , seen in plan in the middle, seen in elevation at a distance from the chamber ceiling, furthermore two separate air shafts, which from below each! one of the two corners delimited by the chamber front wall and one, chamber side wall; open into the chamber and arrange the air shafts at such a distance from the gas flow emerging from the gas flow that the air flows just rise without being hindered by the gas flow and then., from. pressing on top of this, can flow against the hearth. z. Burner head for regenerative furnaces according to claim i, characterized in that the pre-combustion chamber (4) is laterally narrowed in the direction of the gas-air flow (Fig. 7). Attached publications .: Gmelins Handbuch der Anorg. Chemie, B. Aufl., System 59, Eisen, Teil A, Abt. I, p 694; C ot ee at Spamer, Leipzig 1927, p. 18; Zeitschrift Stahl und Eisen, z929, p. 1121; French Patent No. 544,408; German Patent No. 477 228; British Patent Nos. 354399, 364303; U.S. Patent No. 2,115,613; Reports of the specialist committees of the Association of German Ice Cream: steelworkers, steelworks committee, report no. May 29, 1926: The cooling of Siemens-Martin ovens by Dr.-Ing. Georg B u 11 e.